DE2800074A1

DE2800074A1 - Kohaerentes pulsradarsystem fuer flugzeuge

Info

Publication number: DE2800074A1
Application number: DE19782800074
Authority: DE
Inventors: Nathan Slawsby
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1978-01-02
Publication date: 1978-08-17
Also published as: DE2800074C2; GB1540950A; FR2376420B1; JPS5385192A; FR2376420A1; JPS6249590B2; CA1083695A; US4084158A; IT1103462B; IT7847507A0

Description

LJO-V"»..! «--.«.Ii j. ,.: E , ·. jy, a-Ji.-'tOdUi!·! FAi —i\j iAiMUu.-»i-6 Ξ

LANDWEHRSTR. 37 80OO MÜNCHEN 3 TEL. O 89 / 50 07 64

München, den 29. Dezember 1977 Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. IcJ 7

Raytheon Company, iki Spring Street, Lexington, Mass. 02173 Vereinigte Staaten von Amerika

Kohärentes Pulsradarsystem für Flugzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein kohärentes, insbesondere seitlich blickendes Pulsradarsystem für Flugzeuge mit einer eine rasche Fourier transformation vornehmenden Signalverarbeitungseinheit zur Echtzeiterzeugung einer Kartendarstellung hoher Auflösung unter Verwendung· einer künstlichen Apertur des Kadarsystenis. Das Radarsystem wird dabei so betrieben, daß sich gleichsam eine fokussierte künstliche Apertur ergibt.

Es ist bekannt, daß mit eine künstliche Apertur aufweisenden Radarsystemen für Flugzeuge, wie sie etwa in der Veröffentlichung "Performance of a Synthetic Aperture Mapping Radar System" von J. A. Develet, Jr., IEEE Transactions on Aerospace and Navigational Electronics, September 1964, Seiten 173-179. beschrieben sind, eine Radar-Kartendarstellung erzeugt werden

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Λ

kann, welche eine Auflösung besitzt, die derjenigen einer photographischen Aufzeichnung entspricht. Das in der soeben erwähnten Veröffentlichung beschriebene System ist in wenigen V/orten gesagt so ausgebildet, daß zunächst auf einem photographisehen Film Bilder entsprechend der Zeithistorie der Radarechosignale aufgezeichnet werden, welche von einem Streifen des Geländes empfangen werden, aas unter einem mit dem betreffenden Hadarsystem ausgerüsteten Flugzeug liegt, worauf unter Verwendung einer optischen Signalverarbeitungseinheit die auf dem photographischen Film aufgezeichneten Bilder weiter verarbeitet oder ausgewertet werden, um die gewünschte Radar- Kartenaufzeichnung des genannten Geländestreifens zu erhalten.

Das vorstehend kurz beschriebene System zur Erzeugung einer

Radar- Kartenaufzeichnung ist zwar für viele Zwecke geeignet, j doch ergeben sich insbesondere im militärischen Bereich takti- j sehe Situationen, etwa beim Waffeneinsatz oder bei der Schadens-! beurteilung, bei welchen das vorstehend beschriebene System

j nicht zufriedenstellung arbeitet. Die verhältnismäßig lange

j Auswertzeit, die bei der Verwendung photographischer Einrichtungen unvermeidbar ist, ist in den erwähnten taktischen Situationen unzuträglich, bei welchen eine Entscheidung getroffen werden muß, sobald die Information zur Verfügung steht.

Andere bekannte Systeme sind so ausgebildet, daß die Verarbeitungzeit auf ein Minimum verringert wird, so daß eine Hadar- Kartendnrsteilung in Echtzeit erzeiigt werden kann. Hierbei %verden allgemein bekannte digitale Signalverarbeitungstechniken eingesetzt, um die von einem Radarsystem mit künstlicher Apertur gewonnenen Echosignale so umzuwandeln, daß eine Radar-Kartenaufzeichnung zur Darstellung auf einem Beobachtungsschirm, etwa einer Kathodenstrahlröhre gewonnen wird. Wird zur Erzeugung j einer Radar-Kartendarstellung in Echtzeit an Bord eines Flugj zeuges irgendeine digitale Detenverarbeltungstechnik eingesetzt, so spielen Überlegungen hinsichtlich Gewicht, Raumbedarf und apparativem Aufwand und dergleichen eine wichtige Rolle und setzen dem Umfang der digitalen Signalverarbeitungs-

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j einrichtungen eine Grenze, die für die Aufgabe einer Kartendarstellung eingesetzt werden. V/enii jedoch eine Radar-Kartenaufzeichnung in Echtzeit aus Radar- Echosignalen gebildet werden soll, die von einem bekannten Radarsystem mit künstlicher Apertur erhalten werden, so ist die Menge von Informationsdaten, weiche zur Erzeugung einer Radar- Kartenaufzeichnung mit zufriedenstellender Auflösung verarbeitet werden muß, außerordentlich groß. Die Kapazität der digitalen Signalverarbeitungseinheit muß daher notwendigerweise entsprechend groß sein, insbesondere, wenn die mit einem fokussierten, eine künstliche Apertur aufweisenden Radarsystem erreichbare Auflösung tatsächlich erzielt werden soll.

Die Kapazität oder der apparative Umfang einer digitalen Signalverarbeitungseinheit, iirelche zur Informationsverarbeitung für di e Erzeugung der Radar- Karteiidarsxellung vorgesehen werden muß, ist größer, wenn es sich bei dem die künstliche Apertur aufweisenden Radarsystem um ein seitlich blickendes und nicht um ein gerad blickendes Radarsystem oder Breitseitenradarsystem handelt. In einem System der letztgenannten Art wird die Mittellinie des Richtstrahles des Radarsystems mit künstlicher Apertur in einer Vertikalebene gehalten, die senkrecht auf der Flugbahn des das Radarsystem tragenden Flugzeugs steht. In dem System der erstgenannten Art wird die Mittellinie des genannten RiehtStrahls in einer Vertikalebene gehalten, welche gegenüber der Flugbahn einen spitzen Winkel von beispielsweise ^5 bildet. Die Orientierung des Richtstrahles bei einem Breitseitenradarsystem führt in fast allen praktischen Fällen zu einer Verminderung der Einflüsse einer Dopplerbeschleunigung aufgrund einer Relativbewegung zwischen dem Flugzeug und einem bestimmten Punkt auf der auf der Karte darzustellenden Bodenfläche, so daß diese Einflüsse vernächlässigbar werden.

Handelt es sich aber um ein seitlich blickendes Radarsystem, so sind die Einflüsse der Dopplerbeschleunigung aufgrund einer Relativbewegung zwischen dem Flugzeug und einem bestimmten

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Punkt der als Karte darzustellenden Bodenfläche nicht mehr vernachlässigbar, wenn eine größere üodenflache dargestellt werden soll.

Durch die Erfindung soll daher die Aufgabe gelöst werden, ein kohärentes Pulsradarsystem für Flugzeuge der eingangs kurz j beschriebenen Art so auszugestalten, daß insbesondere dann, j wenn dieses Hadarsystem ein seitlich blickendes Radarsystem ist, keine Korrekturen in der Signalverarbeitungseinheit, vornehmlich! der digitalen Signalverarbeitungseinheit zur iieseitigung von Dopplerbeschieuniguiigseinflüssen vorgenommen werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kompensations-Phasenverschiebung bewirkende Schaltungseinrichtungen, welche abhängig von der Fluggeschwindigkeit und der Pulswiederholungsfrequenz des Radarsystems gesteuert sind und zur Aufrechterhaltung der Entfernungsfokussierung der Radarempfangsdaten dienen sowie durch Schaltungsiuittel zur Veränderung der Pulswiederholungsfrequenz in bestimmter Weise derart, daß die azimutale . Fokussierung der Radarempfaiigsdaten aufrechterhalten wird.

Es zeigt sich, daß auch dann, wenn es sich bei dem Radarsystem um ein seitlich blickendes Radarsystem zur Echtzeiterzeugung einer Kartendarstellung hoher Auflösung handelt, eine hervorragende ttualität der Deirstellung erhalten wird, ohne daß praktisch die Größe der darzusteLlenden Bodenfläche beschränkt wird.

Für eine ordnungsgemäße Wirkungsweise des hier vorgeschlagenen Radarsystems ist es auch nicht notwendig, daß das Flugzeug eine bestimmte Flugbahn genau einhält.

Vornehmlich wird also bei einem Pulsradarsystem zur Echtzeiterzeugung einer Kartendarstellung die Pulswiederholungsfrequenz des seitlich blickenden, eine künstliche Apertur besitzenden Radarsystems während jedes Zeitintervalls zum Einsammeln der

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zur Hi ldung der gewünschten Radar- Kartenaufzeichnung erforcior-1 Lehen Informationen in geeigneter Weise geändert. Im einzelnen geschieht diese Änderung der Pulswiederholungsfrequenz des Radnrsystems nach einem Programm solchermaßen, daß die Wirkung einer Dopplerbeschleunigung zwischen dem mit dem Radarsystem ausgerüsteten Flugzeug und Punkten auf der darzustellenden üodenfl.'iche für fast sämtliche praktischen Fälle in den durch eine digitale Signalverarbeitungseinheit zu verarbeitenden Informationen unterdrückt wird. Dies führt zu dem Ergebnis, daii dLe Signalverarbeitungseinhext nicht so groß ausgelegt zu wordei braucht, daß sie auch die Dopplerbeschleunigungseinf lüsse kompensiert, wenn eine Radar- Kartellaufzeichnung beträchtlicher liodenflachen hergestellt werden soll.

Nachfolgend wird ein Ausfülirungsbeispiel unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung beschrieben. Es stellen dar:

Figur 1 eine stark vereinfachte Skizze zur Erläuterung der geometrischen Verhältnisse zwischen einem

Flugzeug und dem darunter befindlichen Gelände bei der Herstellung einer Kartendarstellung in der vorliegend angegebenen Art,

Figur 2 A eine ebenfalls stark vereinfachte Skizze,

welche einen Teil des von einem Richtstrahl beleuchteten Geländes wiedergibt, wobei dieser Richtstrahl von dem in Fig. 1 dargestellten Flugzeug ausgesendet wird,

Figur 2 B eine qualitative graphische Darstellung des Dopplerfrequenzverhaltens einer Anzahl nicht fokussierter Azimut-bereichszellen entsprechend Teilen einer Iiadnr- Kartenaufzeichnung und

Figur 3 ein Blockschaltbild eines Dopplerradarsystems der! hier vorgeschlagenen Art, bei welchem naca einem bestimmten Programm eine Veränderung der Pulswiederholungsfrequenz zur Kompensation von Dopplerbeschleunigungen stattfindet.

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: iis soll mm eine mathematische Untersuchung aufgrund der' ;

geometrischen Verhältnisse, Vielehe in Fig. 1 gezeigt sind, und :

eine untersuchung, der Änderungen der Geometrie in Abhän» i ;fkoi t ι

von uo,r Zeit durchgeführt wcromi, ui.i aufzuzeigen, warum eine

; l>oi'okuss iornn;!; auftreten kann und u:n gleichzeitig in eine iir- ,

läuterung der Scnaxtlcre'. se nach Fig. 3 überzuleiten, welche :

: zur kompensation aes Defokussi crungscf f ektes dienen. Aus Fig. i

! erkennt man, άα'Λ die Diagonaientfernung R_s zwischen dem Flug- ι

j zeug 10 und einen; Punkt P (x, y, Ii) der i3odenebene 11 folgender- j

ΓιιΓιί.Ίοη angeschrieben werden kann: !

j ■ j

I R = [(x-v t-a t/2)² + (y-a t/2)² + (z-v t-a t/2) ²1^1/2 «> !

¹ !

j I

W'-'rin ζ = h ist, U die Zelt ist welche das Flugzexig 10 zur lie- ; -.vogUMic von dem Punkt P₀ zu dom Paiucfc P' benötigt und die übrigen I

' Gi'öiien und Faktoi'en in Fig. _x oln,gezeichnet sind. j

; I

i.-i e rechte Seite uc;r Gle-cliun;; (l) kann im Punkte t= 0 in eine i

i V;-.y !.or' sehe iieihe eircwi ekelt worden, so dn!l die zweite Ablei-

! um,"; d.>r GJeicliUiig (i) i:.i Punkte t = O gebildet werden kann.
ti.fi ergibt sich also:

^R _Co - (^vv ^{cos Λ cos} B⁺V, sin B)t

+ V ²t² (1 - COS²A cos²B)/2R_cn

+ V ²t²(cos²B)/2R_c^ - V Vt²(cos Λ

it bU Λ. Li

sin B cos B)/R - t (a . cos A cos B
+ a sin A cos B + a_v sin B)/2

iiieriii ist i< die Liago;ir, 1 entfci-nurjg zvi dein Punkt P (x,y, h)

S O

zur Zeit t = O. Die üori-.e.v F; χ tor en bzw. Größen sind in Fig. 1

-G-

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Wird der Punkt P als Koordinatenursprung behandelt, so be-

schreibt die Gleichung (2), in welcher Weise sich die L-iagonal- «ntfernung während irgendeines Datensammlungsinterval3s ändert. Berücksichtigt man, daß die Diagonalentfernung zu irgendeinem Augenblick durch eine Phasenverschiebung zwischen einem ausgesendeten und einem entsprechenden empfangenen Radarsignal ausge-j drückt werden kann und daß die erste Ableitung einer Phasenverschiebung nach der Zeit eine Frequenz ist, so ergibt sich als Dopplerverschiebungsfrequenz f_d während eines Datensammlungsintervalls folgender Ausdruck:

£, = 2{ - [V cos A cos B + V sin B] + t[V ²Cl - COS²A COS²B) + V ² c - 2VV₇ cos A sin B cos B]/R

5 0

- t[a cos A cos B - a sin A cos B

χ y

- a_z sin B] }/L

Hierin ist L die Wellenlänge der ausgesendeten Signale.

Aus Gleichung (3) erkennt man, daß der zeitliche Dopplerfrequenzverlauf der Echosignale von irgendeinem Punkt der ßodenebene 11 während eines Datensanimlungsintervalls eine Funktion der Ilorizontalgeschwindigkeitskomponente und der Vertikalgeschwinriigkeitskomponente V_x bzw. V_z des Flugzeugs, der Winkel Λ und JJ,der Beschleunigungen a , a und a_z , ferner der Diagonalentfernung R und schließlich der Zeit ist. (Nachdem der

SO .

Unterschied zwischen den Dopplerfrequenzen von Echosignalen, die von Punkten gleicher Diagonal entfernung der Bodeneberie 11 herrühren, nicht nur von den Winkeln A und ß abhängig ist, kann die azimutale Lage eines bestimmten Punktes nicht ganz genau unter Verwendung derselben digitalen Verarbeitungstechniken bestimmt werden, welche bei einem 3reitseitenradarsysteui eingesetzt werden. Das bedeutet, daß dann, wenn die azimutale Lage eines bestimmten Punktes unter der Annahme bestimmt wird, daß die Dopplerfrequenz der Echosignale von einem gegebenen

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Punkt der Bodenebene 11 sich linear in Abhängigkeit von der Zeit mit einer Geschwindigkeit ändert, welche unabhängig von dem Azimut ist ( was für Echosignale bei einem seitwärts blicken den Radarsystem mit künstlicher Apertur angenommen werden kann,) so wirkt die tatsächlich eintretende azimutale Veränderung in der Anderungsgeschwindigkeit der Dopplerfrequenz der Echosignale des seitwärts blickenden Radarsystems künstlicher Apertur eine Verschlechterung, nämlich eine Defokussierung der erzeugten Radar-Kartenaufzeichnung.

In Figur 2A ist ein Bereich 20 der Bodenbene 11 dargestellt, welcher durch das Radarsystem kartographisch aufgezeichnet werden soll. Die linearen Abmessungen des Bereiches 20 in Entfornungsrichtung und in azimutaler Richtung sind mit S bzw. S bezeichnet. Die einzelnen Aufzeichnungszellen oder Auflösungszellen sind mit R und a gekennzeichnet.

In Figur 2B ist eine Gruppe idealisierter Frequenzverläufe (nicht näher bezeichnet) für Punkte eingezeichnet, welche in den Bereichszellen gleicher Entfei"nung gelegen sind, jedoch jeweils unterschiedlichen azimutalen Bereichszellen a. ... a,-angehören, wobei die Frequenzverläufe ein Feld gerader Linien (ebenfalls nicht näher bezeichnet) bilden, welche zeitlich auf den Bereich ""2J^-J=U=* ^" beschränkt sind, worin T die Integrationszeit über die Apertur bedeutet. Die nominelle Dopplerauflösung, welche einer Wellenform dieser Dauer entspricht, ist l/T . Säiatliche praktisch aussei uhr ten Radarsysteme nehmen jedoch eine Modulation des Lmpfarigs signals während der Verweilzeit mit einer Amplitudengewiclitungsfunktioia vor, uiii die Frequenznebeiuiiaxima des Ausgangs der Signalverarbeitungseinheit abzuschwächen und dies verschlechtert die verfügbare Frequenzauf lösung. Der Verschlechterungsfaktor wird vorliegend mit K bezeichnet und sein Wert hängt νοτι der Art der vorgenommenen Gewichtung ab. Da die Breite der Auflösungsbereichszelleii K /T_T ist, sollten die Frequenzcharakteristiken nebeneinanderliegender

— O —

ÖÖ98 3 3/0717 '—

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• Au ·

azimutaler Auflösungcbereichszoiiou voneinander um diesen Betrag getrennt sein, Dios ist jedoch, wie aus Figur 213 zu crsehoii, nur zur Zeit t = O der Fει 11, denn der Frequenzabfall für die aziiiutalen üoreichsiiollcu Λ .... A_r ändert sicli in Abhängigkeit von der iioreichszeilenlage. wie oben erklärt, ist co diese Erscheinung, weiche eine azimutale Defokussierung hervorruft. Die Vorgänge, welche diese Defokussierung verursachen, werden nachfolgend genauer untersucht.

Die azimutale Geschwindigkeit der Änderung der Dopplerfrequenzen von Echosignalen, die von einem bestimmten Punkt der Bodenebene 11 herrühren (wobei V als der Punkt angenommen sei, an welchem sich die Antenne des liadarsystenis des Flugzeugs 10 befindet ), erhält man durcii iiifiTei-ontiation von Gleichung (3) nach der Größe A. Dies ergibt:

2f_d/2A » -2 cos B {V_x sin A + t[2 sin Α(ν_χ ² cos Λ cos B + VV sin B)/R + a_v sin A - a cos A]}/L < '

Für Antennensystene i.vix. Idinstlic'icr Apertur und ßreitseitenblickrichtung gilt:

V₂ - a_x = a_y = 0
A = 90°

Werden diese iicdingun^ou Ln Gleichung (k) eingesetzt, einhält für die ßreitsei-ueu-lj-Li ckrichtuug

2£^/2A ='-2V_x(COS B)/L

DLe Tatsache, daß iileichiai,·-; ('j) von der Zeit unabhängig ist, während Gleichung Ci) eine !.!.aoare Zeitfibhäng igkoit aufweist, voi-tleutlicht den wesentlichen U.itorscliLed zwischen dnu +iaCc.rsysteiiion uti.t kiiiis cliciior A^ertvir bei Dreitso Ltonolic'cr LcI; ci:ng und seitlichei· Blickrichtung. i)ei Betrachtung von (llei cliuu;,¹ C erkennt man, daß die Zeitabhängigkeit in .dieser Gleichung für

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die seitliche Blickrichtung ebenfalls beseitigt werden könnte, j wenn die ilorizontalgeschwindigkeit V_ des Flugzeugs 10 genau j gesteuert werden köimte. Dies bedeutet, daß die Flugbahn des Flugzeugs 10 oder seine Geschwindigkeit geändert werden könnten, ! so daii sich entsprechende Beschleunigungen mit Bezug auf einen Punkt der Bodenebene 11 ergäben, was -wiederum eine entsprechen- j de Änderung der Geschwindigkeit der Dopplerfrequenzänderung ergäbe. Theoretisch könnte man also das Flugzeug 10 auf einem gekrümmten Weg fliegen, wobei die Pulswiederholungsfrequetiz des itadarsystems konstant gehalten, wird, um die unerwünschten Beschleunigungskomponenten zu vermindern und das entsprechende Gefalle des Dopplerfrequenzganges der Echosignale klein zu halten.

Unter Beachtung der hier angegebenen Lehre kann jedoch die Wirkung der unerwünschten ileschleunigungskomponeiiten und die resultierende Änderung der r.'cigung des Dopplerfrequenzganges der Echosignale vermindert werden, ohne daß Geschwindigkeitsänderung en vorgenommen werden müssen.

In Figur 3 ist doi.igeiaäß ein kohärentes Pulsdopplerradarsystem go zeigt, welches zur jSrzeugung einer künstlichen Apertur betrieben wird und bei welchem eine Eclitzeitsignalverarbeitung durchgeführt wird. Die nicht näher bezeichnete Sende- und Enpfauj einheit des itadarsysteas enthält eine Antenne kl , Vielehe über

j einen Zirkulator 'Ό r.iit einem Verstärker k*j, in vorliegenden Falle ein ei.; klystron, eine:.: impulsgenerator ^;i7 und einer Taktgeber- und Steuereinheit kO in. a.n sich bekannter Weise gekoppelt

j ist, so dai'i eine Folge von hochfrequenten Impulsen mit einer

! iipstimr.iten Pulswiedcrholungsfrequeuz ausgesendet werden kann. Jeder dor Impulse in einer atisgcsendeteu Impulsfolge wird an verschiedenen Objekten reflektiert, welche über einen Bereich J.Ji verschiedenen Abständen von der Antenne 'il verstreut sind.

! Ein Teil der entsprechend den Sendeiinpulsen auftretenden, reflektierten Energie wird von der Antenne kl empfangen. Die Empfangssignale der Antenne 'il durchlaufen den Zirkulator k3 und werden nach Verlassen des Ausganges des Zirkulators 43 in an sich bekannter Weise in einem Mischer 51 mit einem Signal

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hoterodyn überlagert, das von einem stabilen Lokaloszillator erzeugt wird. Das Ausgaugssignal des stabilen Lokaloszillators 5'. erfährt außerdem eine Iieterodynuberlagerung mit einem von einem Kohärenzoszillator 55 erzeugten Signal in einem Mischer 57j dessen Ausgangssignal in einem Verstärker k5 in an sich bekannter Weise verstärkt wird. Das Ausgangssignal des zuvor erwähnten Mischers 51 durchläuft einen Zwischenfrequenzverstärker 59 und gelangt von dort aus zu einem Phasendetektor 6l. Der Phasendetektor 6l wird in an sich bekannter Weise von dem Signal des Kohärenzoszillators 55 gespeist, so daß ddr Ausgang des l'hasendetektors 6l ein videofrequentes Signal ist. Das videofrequente Signal wird von dem Analog-/Digitalumsetzer 63 in digitale Form gebracht, was in Abhängigkeit von Steuersignalen geschieht, die dem Analog-/Digitalumsetzer 63 von der Taktgeberund Steuereinheit ^ιί9 zugeführt werden. Bevor in der Beschreibung fortgefahren wird, sei bemerkt, daß die logischen Schaltungskreise, welche zur Erzeugung dei- Taktgebersignale und der Steuersignale erforderlich sind, sowie die Betriebsweise der verschiedenen Recheneinrichtungen und Signalverarbeitungseinrichtungen dem Fachmann auf diesem Gebiete geläufig sind, so daß sich eine ins Einzelne gehende Beschreibung diesbezüglich erübrigt.

Die Taktgeber- und Steuereinheit ^!h9 und die zur Bewegungskompensation dienende iiecheneinheit 65 werden von dem Radar-Steuerungsrechner 67 gesteuert. Der itadar-Steuerungsrechner 67 empfängt Eingangsdaten, beispielsweise die gewünschte azimutale Auflösung der Kartenaufzeichnung und die für den Kartenaufzeichmingsvorgang au verwendenden Frequenzen von einer Bedienungsperson. Es sei nebenbei bemerkt, daß es oft wünschenswert ist, mehr als eine einzige Frequenz für den iiadar-Kartenaufzeichmmgsvorgang zu verwenden, um ein Verschwimmen von Objekten zu verneiden, welches bei Phasenfehlern entsteht, die bei einer einzigen Frequenz auftreten. Der liadar-Steuerungsrechner 67 setzt die gewünschten Frequenzwerte in entsprechende analoge Spannungen um, die zur Steuerung der Frequenz des stabilen Lo-

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43 :

kaloszillators 53 dienen.

Die Beweguugs-Kompensationsrecheneinheit 65 tastet periodisch die Trägheitsplattform 69, welcher an sich bekannter Bauart sein kann, um vor dem Beginn eines Iladar-Aufzeichnungsintervalls die Stellung des Flugzeugs zu bestimmen. Zunächst führt die Bewegungs-Kompensationsrecheneinheit 65 eine Matrixmultiplikation durch, so daß die von der Trägheitsplattform 69 erhaltenen Dateti von dem Geschwindigkeits-Uaurnkoordinatensystem in ein Bezugs-Raumkoordinatensystem umgesetzt werden. Dann werden die Werte einer künstlichen Verzögerung berechnet, worauf weiter unten genauer eingegangen wird, welche für eine bestimmte Verweilzeit notwendig sind und schließlich wird eine Gruppe von Stellungen des Lichtstrahles festgelegt, in welche Pulse ausgesendet werden sollen. Der Hadnr-Steuerungsrechnei 67 gibt ein SchwellStartkommando über die Leitung 71 an die Taktgeber- und Steuereinheit 49 ab. Diese liefert ein Sendezeit-Befehlswort über die Leitung 73 an die Bewegungs-Kompensationsrecheneinheit 65 und gleichzeitig liefert sie einen Triggerimpuls über die Leitung 75 an den Inipulsgenerator. ^!ί7· üie ßewegungs-Kompensatiousrecheneinheit 65 setzt unmittelbar nach Empfang des Sendezeitbefehlswortes ein üegister in Lauf, in welchem die von der Trügheitsplattfora 69 erhaltenen Daten entsprechend der Flugzeugstellung gespeichert sind. Der Zeitpunkt des Auftretens des nächsten Impulses wird dann auf der Basis der zuvor errechneten räumlichen Lagen und gegenwärtiger Schätzungen der Geschwindigkeit längs der Flugbahn und der Beschleunigung errechnet, welche von der Trägheitsplattform 69 gemeldet wird. Das den genannten Zeitpunkt bestimmende Befehlswort wird in die Taktgeber- und Steuereinheit Ί·9 eingegeben und dort gespeichert und ständig mit dein Stand eines Taktimpuls zähl er s verglichen. Sind das genannte Datenwort und der Zählerstand gleich, so werden das nächste Sendezeitbefehlswort und der nächste Auslöseiinpuls erzeugt.

Für jeden ausgesendeten Impuls errechnet die Bewegungs-Konipensationsrecheneinheit 65 eine inkrementelle Entfernungsverän-

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Ji

deruug, welche die kitte der Kartouaufzeichnung seit dein Beginn des Aufzeichnungsintervalls erfahren hat. Diese Größe wird in Gestalt einer entsprechenden Anzahl hochfrequenter Taktimpulse !codiert und in die Taktgeber- und Steuereinheit ^9 eingegeben, worin diese Anzahl von Xupulscm dazu verwendet wird, die Zeit zu steuern, zu welcher der erste Taktimpuls dem Anaiog-/Digitalunisetzer 63 zugeleitet wird. Die Bewegungs-Kompensationsrecheneinheit 65 verwendet die Xmpulszalil entsprechend der iukrementellen Entfernungsänderung zur Errechnung eines Phasenrotationsfaktors für jeden Impuls, wodurch eine Entfernungsfokussierung der Aufzeichnungsmitte erhalten wird. Die Phasenrotationsfaktoren erreichen über eine Leitung 77 die eine rasche Fouriertransformation vornehmende Signalverarbeitungseinheit 79, in welcher die Faktoren bewirken, daß die Phase jedes Echoiiiipulses vor der Signalverarbeitung im Sinne einer raschen Fouriertransformation un einen bestimmten Betrag gedreht wird. Die Ausgaugsdatevi dor Signalverarbeitxingseinheit werden zu einem Verbraucher iJl weitergegeben, im vorliegenden Falle einem gebräuchlichen ^T./iedergabegerät.

Das beschriebene System vermag die erzeugten Ivartenaufzeichnungen auch dann fokussiert zu halten, wenn Beschleunigungen des Flugzeugs wirksam sind. iJie Gleichung (4) gibt die Geschwindigkeit der Änderung der Dopplerfrequenz in Abhängigkeit vom Azimut für ein seitlich blickendes System an, wobei drei Beschleunigung skom^onent en und sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Geschwindigkeit enthalten sind. Um diese Abhängigkeiten so weit zu vermindern, dall sich die Gestalt der Gleichung (5) ergibt, die nur für ideale Breitseitensysteme gilt, ist es notwendig, dan ICoeffizienten von t in Gleichung (4) zu TmIl zu machen. Nachdem dieser Koeffizient eine Summe von Ausdrücken ist, existieren Gruyjpen von Faraweterwerten, für welche die Ausdrücke sich zu Null aufaddieren, wenn eine bestimmte, künstlich erzeugte Beschleunigung zu der tatsächlichen Beschleunigung a^. längs der Flugbahn hinzuaddiert wird, welche solche Größe besitzt, daß die vorerwähnte Bedingung eingehalten wird, so ergibt sich hierfür:

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AS __

A = ~vr— cos A cos B - sin B - a_v + a,, ctn A (Q) syn. κ κ xy \*" t

so

! λμκ Vorstc'iiCiHle!:: T.'J-rd deutlich, dr.U iiic iJreito dor Fokussio-¹ j."uiig dor künstlichen Apertur ciiio Funktion dei- Gcouetrie ist -iiiu! ciaii die Lajc der J₁JO(JOV₁PIiIi¹CtC, v.'elc'ne auf gezeichnet werden j niic'i dor .ruiiktc in der k~i.L"AS'cl.ichen Apertur, über welche ausf;e-I &e>:det vürd, die Qualität der Fokussierung der erzeugten i>artoi:nnfzoj cimung vollständig bosti:;.;,it. Weit or ergibt sich, daß ο'μ π Lt konstanter I'ulEidedoi"iioluiT;;sfrcqueiiz sendendes llndar-I sysitcr.i, welches sich in einen Icings einer geraden Linie r.iit ^! konstanter Geschwindigkeit 'fliegenden Flugzeug befindet, Sendei impulse an Punkten abgibt, welche nit gleichen Abstaue! längs (irr i¹lug'· a In ι liegen. V.'ii'd cIhp Vox-KÜgorung des durcli Gleichung·

■ (^ ) _%"; og r·; jene η Ί/ortos eiivgoriihrt nr.d' v.^r:Lx"d das xindni-s'ystei.i vciloriiin ni.t i'onstcr.tor ^ulswLederhalvuigsfi^equoHZ botrieben, so

'■ i!^:.i-;-:t '.'or Ab.'ätaiirl zwischen usn Orte;: der Ii iipulsau ssen dung übei" , i"i.y -aii-.-stlicIic iVpcrtui- ~.ϊ±ν·. lir.car ab. Uiese Jvuderuiag des Ab-

■ s"i;p.iidof; :",wi Kelten den i'ir.'k-ceu dor J πpi.i3.i5ausscndung stellt die 1 oiiizL-o Wirkung dar, v-oicho eitio Verzögerung des Flugzeuges J l.; clt>r finoufitrie tier jLsrteiifvuraciciunuig hervorruft und ist dni-f.r die. Ursache £ür u.Le VcriJOKöorinig der i^rokuss.ierunj;sbreite. ..aciido.-.i dies uor Fall lsi, bringt joder Ijechanisi.ips, welcher ι (r'Misellioii Abstand zvrisc'.eii ücn i'ui:;;ten der I; ipulsaussoudung j craoiift, dou gev.'üiT.ch'Cv^n Effekt hervor. lJ:i.e 43ewegungs-lioii:|)on- '. pfi L ;.on.'-;i*i!c!ione.i nlx.vit 05 crrcclnict die Worte der künstlichen

■ Verzögerung cntsnrecnci'.i] üor CIo.:.ellung ((') und vervrci:det diese '·. oj-to ziu- iirrochpung der rri~ir.il IcI ^ er. Lagen oder Punkte,, an

j ί olciicn eine irinul.bavi£.ie-;idv-ag vox*genornLien wird.

■ iJoi < l'"ac!'-i.iai]n bietot sick ii. ,!,iliucui der· hier angegebenen Lehre ι o:h ο Anzahl von I^viügliciikeiten der »/eiterbildun;; und Abvrandi !"η;-. jM· i.sn ί elswei.se ]ϊίΐηΐΐ anstelle rl ei." in Fig\ir 3 schci;iatisch j gezeigten Antenne eine phasengesteuerte Anteunonreihe venren-

¹ dot werden, in diese;;; Falle dient ein iüchtstrahl-Steuerungs-

■ rechner zur Stexierung der· Lage des iladar-i-iichtstrahles relativ

J zur jMitte des aufzuzeiclmendon i3erciches.

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Claims

Patent ans nriiche.

Kohärentes, insbesondere so.', tlich blickendes Pulsradarsysteni i ruf i'Iugzeuge i.sit einer eine rasche i'Ouriertransforiiiation vor- > nein lonclen JSignalvcrarboittmgse Luüeit zur üclrfczeiterzcugung einer Kartemlarstellung hoher Aurlösung unter Verwendung; einer künstlichen Apertur des itadarsysteins, gekennzeichnet durch eine ίιοίπρensations-PhasenverSchiebung bewirkende Schaltungseinrichtungen, welche abhängig von der fluggeschwindigkeit und dei~ Pulswiederholungsfrequenz; des itadarsystems gesteuert sind und zur Aufrechterhaltung der Ivntfernungsfokussierung der lladaren;pfangsdaten dienen, sowie durch Schaltungsmittel zur Veränderung der Pulsviedcrholungsfrecxuenz in bestimmter Weise, derart, daß die azimutale Fokussierung der !«.adarer.ipfangsda-ten aufrecht erhalten wird.
2. Kohärentes Pulsdopplerrudaraystein nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung aur UestiniMung der Position (ics !''lugzcugs, ferner durch oiiio auf die i'"luggeschwindigke.it und die ^ncinr-Pulsiciοdcrholmi^sfrequetiz ansprechende Dewegungs-KoiupensatioTisrechcne.Lnheit zur üi*z-eugung von Phasenmultipli-

jkationsöignalen, welche von der Signalverarbeitungseinheit zur Aufrecateriialtung der üntfcrmmgsfokussierung der liadarempfangsdaten vcr^irendet werden und dui"ch eine Wirkverbindung zwischen der ßewegUTigs-IioiunensationsrecIioneinheit und den Sclialtinitteln

ι zur Veränderung dei" Pulswiederholungsfrequenz zur Aufrecht erhaltung der azir.nita.len Fokussierung.

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